Wissenschaftler haben Hirnkrebszellen mit einer neuen Methode die Überlebensfähigkeit genommen

Wenn die Bremsen eines Rennwagens gelöst werden, stürzt er schnell ab. Dr. Barak Rotblat möchte etwas Ähnliches mit Hirnkrebszellen machen: ihre Fähigkeit ausschalten, einen Mangel an Glukose zu überleben. Ziel ist es, die Arbeit von Tumorzellen zu beschleunigen, damit sie genauso schnell sterben. Dieser neue Ansatz zur Behandlung von Hirnkrebs basiert auf einem Jahrzehnt Forschung in seinem Labor.

Neue Entdeckungen

Dr. Rotblat, seine Studenten und sein Co-Forschungsleiter Gabriel Leprivier vom Institut für Neuropathologie des Universitätsklinikums Düsseldorf veröffentlichten ihre Ergebnisse letzte Woche in der Zeitschrift Nature Communications.

Bisher ging man davon aus, dass Krebszellen in erster Linie auf Wachstum und schnelle Vermehrung ausgerichtet sind. Es hat sich jedoch gezeigt, dass Tumore weniger Glukose enthalten als normales Gewebe.

Wenn Krebszellen ausschließlich auf schnelle Vermehrung ausgerichtet sind, dann sollten sie stärker von Glukose abhängig sein als normale Zellen. Was aber, wenn ihre absolute Priorität das Überleben und nicht das exponentielle Wachstum ist? Dann kann ein Wachstumsbeginn bei Glukosemangel dazu führen, dass der Zelle die Energie ausgeht und sie stirbt.

Perspektiven für personalisierte Medizin

„Das ist eine interessante Entdeckung, zu der wir nach einem Jahrzehnt der Forschung gekommen sind“, erklärt Dr. Rotblat. „Wir können Krebszellen gezielt angreifen, ohne normale Zellen zu beeinträchtigen, was ein wichtiger Schritt in Richtung personalisierte Medizin und Therapien sein wird, die gesunde Zellen nicht auf die gleiche Weise beeinträchtigen wie Chemotherapie und Bestrahlung.“

„Unsere Entdeckung des Glukosefastens und der Rolle von Antioxidantien öffnet ein therapeutisches Fenster für die Entwicklung eines Moleküls, mit dem Gliome (Gehirntumore) behandelt werden könnten“, fügt er hinzu. Ein solches Therapeutikum könnte auch bei anderen Krebsarten eingesetzt werden.

Forschung und ihre Ergebnisse

Rotblat und seine Studenten, Dr. Tal Levy und Dr. Khaula Alasad, begannen damit, zu untersuchen, wie Zellen ihr Wachstum basierend auf der verfügbaren Energie regulieren. Wenn genügend Energie vorhanden ist, speichern Zellen Fett und synthetisieren viele Proteine, um Energie zu speichern und zu wachsen. Wenn die Energie begrenzt ist, müssen sie diesen Prozess stoppen, um ihre Ressourcen nicht zu erschöpfen.

Tumore befinden sich hauptsächlich in einem Zustand des Glukosemangels. Forscher haben begonnen, nach molekularen Bremsen zu suchen, die es Krebszellen ermöglichen, einen Glukosemangel zu überleben. Wenn sie ausgeschaltet werden können, stirbt der Tumor und normale Zellen, denen kein Glukosemangel vorliegt, bleiben unbeschädigt.

Der mTOR-Signalweg und die Rolle von 4EBP1

Rotblat und sein Team untersuchten den mTOR-Signalweg (mammalian target of rapamycin), der Proteine enthält, die den Energiezustand der Zelle erfassen und ihr Wachstum regulieren. Sie fanden heraus, dass ein Protein im mTOR-Signalweg namens 4EBP1, das die Proteinsynthese hemmt, wenn der Energiepegel sinkt, für das Überleben menschlicher Zellen, Mäuse und sogar Hefen bei Glukosemangel unerlässlich ist.

Sie zeigten, dass 4EBP1 dies tut, indem es die Werte eines Schlüsselenzyms im Fettsäuresyntheseweg, ACC1, negativ reguliert. Dieser Mechanismus wird von Krebszellen, insbesondere Gehirnkrebszellen, verwendet, um in Tumorgewebe zu überleben und aggressive Tumore zu bilden.

Entwicklung einer neuen Behandlung

Dr. Rotblat arbeitet derzeit mit BGN Technologies und dem National Institute of Biotechnology in der Negev-Wüste an der Entwicklung eines Moleküls, das 4EBP1 blockiert und bewirkt, dass Glukosemangel-Tumorzellen weiterhin Fett synthetisieren und ihre Ressourcen erschöpfen, wenn Glukose fehlt.